Квантовые операции сократили с тысяч циклов до одного — ускорение превысило 1000 раз
Квантовые компьютеры сегодня ограничены высокой чувствительностью к ошибкам: электрический шум, космическое излучение и перегрев могут нарушить состояние кубитов. Чем дольше выполняется операция, тем больше времени система остаётся подверженной таким возмущениям. Физики из Технологического университета Чалмерса в Швеции разработали метод, который позволяет выполнять широкий класс квантовых операций более чем в 1000 раз быстрее.
Учёные работали с бозонными квантовыми кодами — способом хранения информации не в отдельных кубитах, а в состояниях микроволновых полей внутри сверхпроводниковых схем. Они рассматриваются как один из подходов к квантовой коррекции ошибок, поскольку обеспечивают встроенную защиту от некоторых типов повреждений информации. Однако операции с этими состояниями до сих пор было сложно выполнять быстро: существующие методы могли требовать тысяч повторяющихся циклов.
Команда Лея Ду (Lei Du) и Танъю Хуана (Tangyou Huang) предложила вместо пошагового формирования квантового состояния выполнять нужную операцию за 1 цикл. В основе метода лежат квантовые решётчатые вентили (quantum lattice gates) — недавно предложенный той же группой универсальный набор операций для управления квантовыми состояниями. В сочетании с Флоке-инженерией (Floquet engineering) — периодического внешнего воздействия, — подход позволяет реализовать такие операции непосредственно за 1 цикл.
По расчётам авторов, новый подход может ускорить некоторые операции более чем в 1000 раз. Это сокращает время, в течение которого квантовая информация может быть нарушена внешними возмущениями, что непосредственно связано с проблемой надёжности квантовых вычислений. Поэтому метод рассматривается авторами как шаг к отказоустойчивым квантовым компьютерам, способным продолжать вычисления несмотря на неизбежные ошибки.
Подход особенно подходит для сверхпроводниковых квантовых компьютеров и, по словам авторов, может быть реализован на уже существующих платформах. В Чалмерсе сейчас разрабатывается сверхпроводниковый квантовый компьютер на 100 кубитов, а команда уже обсуждает возможную экспериментальную проверку метода.
© iXBT
